CN205117247U - 液压钳自动操作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压钳自动操作装置，解决了现有技术中在对油管进行上、卸扣时存在的劳动强度大、危险性高的问题。该液压钳自动操作装置包括升降平台，所述升降平台可在垂直方向上运动；伸缩臂，所述伸缩臂设置于所述升降平台上并可随所述升降平台上下运动，所述伸缩臂水平探出并可沿其长度方向往复运动，所述伸缩臂的末端设有液压钳本体，所述液压钳本体上设有用于改变其转向的换向气缸。该实用新型的液压钳自动操作装置结构简单，使用方便，在对油管进行上、卸扣时具有较高的自动化程度，大大降低了工人的劳动强度和危险性。

Description

液压钳自动操作装置

技术领域

本实用新型涉及石油修井作业设备技术领域，尤其是指一种结构简单、使用方便的液压钳自动操作装置。

背景技术

修井作业，指的是石油钻井以及后续油井维护的一种作业，为了确保油井能顺利使用，而采取的维护和保养措施。修井作业的特点是工程难度大，技术要求高，必须用大型的修井设备，并配备大修钻杆、大修转盘等专用设备工具才能开展工作。现有技术中的修井作业，最常见的工作内容包括起钻和下钻。起钻，顾名思义，就是将井下的钻具(例如油管)从井眼内起出来；下钻，顾名思义，就是将钻具下放到井眼内。

石油修井作业中，必须用液压钳将连在一起的油管一根根从节箍处卸开，或这是将两根分开的油管从节箍处连接起来，传统的卸扣方式需要专人来操作液压钳，不仅劳动强度大，而且危险性高。

实用新型内容

本实用新型提出一种液压钳自动操作装置，解决了现有技术中在对油管进行上、卸扣时存在的劳动强度大、危险性高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：液压钳自动操作装置，包括：

升降平台，所述升降平台可在垂直方向上运动；

伸缩臂，所述伸缩臂设置于所述升降平台上并可随所述升降平台上下运动，所述伸缩臂水平探出并可沿其长度方向往复运动，所述伸缩臂的末端设有液压钳本体，所述液压钳本体上设有用于改变其转向的换向气缸。

优选的，所述液压钳本体上固定有竖直状态的固定把手，所述伸缩臂的末端还固定有第一滑套，所述第一滑套上下贯通，所述固定把手位于所述第一滑套内并与所述第一滑套相适配。

优选的，所述液压钳本体上设有换挡气缸，所述换挡气缸上铰接有旋转滑套，所述旋转滑套套设于所述液压钳本体的换挡杆上。

优选的，还包括四根竖直固定的立柱，四根所述的立柱上均自由滑动有第二滑套，所述升降平台的四角位置均固定有用于将所述第二滑套固定于所述立柱上的顶丝；

所述升降平台的下方设有用于控制其升降的升降液压缸。

优选的，每个所述的第二滑套上均设有用于将其与所述立柱固定的顶丝。

优选的，所述升降平台上设有两道与所述伸缩臂相平行的导轨，每根所述的导轨上均滑动有两个滑块，四个所述的滑块上方设有与其固定的滑板；

所述伸缩臂与所述滑板固定连接；

所述滑板上固定有丝杠母扣，所述丝杠母扣内设有与所述伸缩臂相平行的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠由伺服电机驱动。

优选的，所述液压钳本体上还设有用于感应液压钳缺口对正的对口检测传感器和用于感应油管的到位检测传感器；

所述液压钳本体的进油口处安装有用于感应压力的压力表或压力变送器。

本实用新型在采用了上述技术方案后的有益效果是：该液压钳自动操作装置首先利用升降平台控制伸缩臂的高度，然后利用伸缩臂自身的移动控制液压钳本体的位置，进而可以很方便的根据液压钳本体的实际位置进行调节，在调整好液压钳本体的位置后，利用换向气缸控制液压钳本体的正转和反转，利用换挡气缸控制液压钳本体正、反转速度的高低，进而完成管柱的上扣和卸扣，该过程自动化程度高，无需专人直接操作液压钳，提高了工人的安全系数。

上、卸扣时液压钳的下半部分(背钳)是抱死在油管母扣上的，上扣时，液压钳上半部分(主钳)抱紧油管，随着上扣的进行，液压钳上半部分要随着油管向下移动，卸扣时，液压钳上半部分要随着油管向上移动，此时的固定把手就会相对应的在第一滑套内上下移动，第一滑套不仅能够起到上下导向的作用，而且还能够防止液压钳本体发生摆动，提高其工作稳定性。

在液压钳本体上设有换挡气缸，换挡气缸上铰接有旋转滑套，旋转滑套套设于液压钳本体的换挡杆上，可以在其工作时根据需要在高低档之间进行切换，以便更高效的完成工作。

在升降液压缸控制升降平台上下移动时，当将升降平台升降到一定高度时，再用顶丝将四个第二滑套与立柱顶紧，从而将升降平台固定即可，这种结构不仅能够保证升降平台的稳定性，而且可以防止液压钳本体在上、卸扣的过程中由于出现剧烈摆动而导致整个系统的不稳定。

在将升降平台调节到一定高度时，将顶丝拧紧，可以将第二滑套与立柱牢固地固定在一起。

通过伺服电机驱动滚珠丝杠转动，可以利用滚珠丝杠与丝杠母扣的配合实现滑板的水平移动，进而实现伸缩臂的往复直线运动，此时的导轨可以为伸缩臂的移动提供导向。

在液压钳本体上设置到位检测传感器，可以感应到油管到位，以便开始对油管进行上、卸扣，而对口检测传感器则是为了在上、卸扣完成后方便撤回液压钳，设置在进油口处的压力表是为了检测上扣是否已完成。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图中：1-导轨；2-伸缩臂；3-液压钳本体；4-换向气缸；5-固定把手；6-第一滑套；7-换挡气缸；8-旋转滑套；9-换挡杆；10-立柱；11-第二滑套；12-升降液压缸；13-顶丝；14-升降平台；15-滑块；16-滑板；17-丝杠母扣；18-滚珠丝杠；19-伺服电机；20-对口检测传感器；21-到位检测传感器；22-压力表；23-弹簧；24-吊绳。

具体实施方式

实施例：

图1和图2所示，该实用新型的液压钳自动操作装置包括升降平台14，所述升降平台14可在垂直方向上运动；伸缩臂2，所述伸缩臂2设置于所述升降平台14上并可随所述升降平台14上下运动，所述伸缩臂2水平探出并可沿其长度方向往复运动，所述伸缩臂2的末端设有液压钳本体3，所述液压钳本体3上设有用于改变其转向的换向气缸4，所述液压钳本体3还是用原来的悬吊方式(通过弹簧23和吊绳24悬吊)，所述液压钳本体3设置于所述伸缩臂2的末端。

在液压钳本体3的换挡杆9上方安装一个气缸—换挡气缸7，为灵活的实现换挡，设计了一个旋转滑套8将换挡气缸7与换挡杆9连接在一块，旋转滑套8与换挡气缸7采用铰链连接，并套在换挡杆9上。对于液压钳本体3旋转方向的改变，在原来液压钳基础上加一个串联气缸(即换向气缸4)，这样便可以轻松实现液压钳本体3旋转方向的改变。

关于升降平台14，其主要作用是用来适应液压钳本体3的高度，升降平台14的高低由其下方的升降液压缸12控制实现。在升降平台14的四个角边均固定有顶丝13，同时在四根立柱10上均设有可上下自由滑动的第二滑套11，当将升降平台14升降到一定高度时，利用顶丝13将四个第二滑套11与立柱10顶紧，从而将升降平台14固定即可，这样的作用一是可以保证升降的稳定性，二是可以防止液压钳本体3在上、卸扣的过程中由于出现剧烈摆动而导致整个系统的不稳定。此外，在液压钳本体3上固定有竖直状态的固定把手5，所述伸缩臂2的末端还固定有第一滑套6，所述第一滑套6上下贯通，所述固定把手5位于所述第一滑套6内并与所述第一滑套6相适配，此二者作用是：上、卸扣时液压钳本体3的下半部分(背钳)是抱死在油管母扣上的，上扣时，液压钳上半部分(主钳)抱紧油管，随着上扣的进行，液压钳上半部分要随着油管向下移动，卸扣时，液压钳上半部分要随着油管向上移动，此时的第一滑套6的作用既是起上下导向作用，也是起防止液压钳摆动的作用，而且在液压钳上、卸扣时由于液压钳本体3的上部的上下移动会导致对伸缩臂2产生上下作用力，进而消除由此产生的对整个升降系统的上下作用力。

所述升降平台14上设有两道与所述伸缩臂2相平行的导轨1，每根所述的导轨1上均滑动有两个滑块15，四个所述的滑块15上方设有与其固定的滑板16；所述伸缩臂2与所述滑板16固定连接；所述滑板16上固定有丝杠母扣17，所述丝杠母扣17内设有与所述伸缩臂2相平行的滚珠丝杠18，所述滚珠丝杠18由伺服电机19驱动。通过伺服电机驱动滚珠丝杠转动，可以利用滚珠丝杠与丝杠母扣的配合实现滑板的水平移动，进而实现伸缩臂的往复直线运动，此时的导轨可以为伸缩臂的移动提供导向。

关于上扣时判断是否上紧或卸扣时是否已经完全卸开的问题，解决方案是：在液压钳本体3的进油口安装一个压力表22或压力变送器，设定好系统允许压力值，当上紧扣时，压力表22会检测到压力变大，当达到设定值时，此时压力表22给PLC发出信号，液压钳本体3开始对缺口，当液压钳缺口完全对正时，对口检测传感器20感应到信号，进而给PLC指令使换向气缸4复位，此时的状态是液压钳本体3口张开，停止旋转，伸缩臂2便可以开始缩回，等待进入下一次的作业。卸扣时是根据圈数来判断是否已完全卸开，当开始卸扣时，液压钳本体3开始旋转，此时的对口检测传感器20的功能就是根据感应到的信号的次数来判断是否已经卸开，为保证完全卸开，可以在程序设定中多加几圈，比如说，一般情况下卸10圈就可以完全卸开，但为了保证绝对安全，程序设定时给13圈时液压钳本体3才开始对缺口，再缩回，这样便实现了上、卸扣的功能。

该实用新型的液压钳自动操作装置基本工作过程如下：

刚开始时对整个系统进行初始化，此时的整个系统状态是液压钳本体3口张开，伸缩臂2完全缩回，当油管等待上、卸扣之后，伸缩臂2开始伸出，当油管进入安装在液压钳本体3上的到位检测传感器21的感应区域之内后，伸缩臂2停止伸缩，此时，换向气缸4快速往复伸出与缩回数次以便甩出钳牙夹住油管，当PLC执行完给换向气缸4发出的快速往复伸出与缩回数次的命令后，换向气缸4根据上扣还是卸扣开始相对应的伸出或缩回，液压钳本体3便开始相对应的正转或反转，即开始上扣或卸扣。上、卸扣开始时以低速档进行，当上或卸到一定程度时，换挡气缸7开始将档位调到高速挡位上，液压钳本体3便开始快速转动工作。上扣时，当上紧时，压力表22压力增大，发出信号给PLC使之停止旋转后，换向气缸4快速往复伸出与缩回数次以便甩开钳牙使之放开油管，然后开始对缺口缩回；卸扣时，根据程序所给圈数完成旋转圈数之后，换向气缸4快速往复伸出与缩回数次以便甩开钳牙使之放开油管，然后开始对缺口缩回。如此，便实现了液压钳操作的自动控制。

该实用新型的液压钳自动操作装置结构简单，使用方便，在对油管进行上、卸扣时具有较高的自动化程度，大大降低了工人的劳动强度和危险性。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，一切基于本实用新型的技术构思，所作出的结构上的改进，均落入本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.液压钳自动操作装置，其特征在于，包括：

升降平台，所述升降平台可在垂直方向上运动；

伸缩臂，所述伸缩臂设置于所述升降平台上并可随所述升降平台上下运动，所述伸缩臂水平探出并可沿其长度方向往复运动,所述伸缩臂的末端设有液压钳本体，所述液压钳本体上设有用于改变其转向的换向气缸。

2.如权利要求1所述的液压钳自动操作装置，其特征在于：所述液压钳本体上固定有竖直状态的固定把手，所述伸缩臂的末端还固定有第一滑套，所述第一滑套上下贯通，所述固定把手位于所述第一滑套内并与所述第一滑套相适配。

3.如权利要求2所述的液压钳自动操作装置，其特征在于：所述液压钳本体上设有换挡气缸，所述换挡气缸上铰接有旋转滑套，所述旋转滑套套设于所述液压钳本体的换挡杆上。

4.如权利要求1所述的液压钳自动操作装置，其特征在于：还包括四根竖直固定的立柱，四根所述的立柱上均自由滑动有第二滑套，所述升降平台的四角位置均固定有用于将所述第二滑套固定于所述立柱上的顶丝；

所述升降平台的下方设有用于控制其升降的升降液压缸。

5.如权利要求1所述的液压钳自动操作装置，其特征在于：所述升降平台上设有两道与所述伸缩臂相平行的导轨，每根所述的导轨上均滑动有两个滑块，四个所述的滑块上方设有与其固定的滑板；

所述伸缩臂与所述滑板固定连接；

所述滑板上固定有丝杠母扣，所述丝杠母扣内设有与所述伸缩臂相平行的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠由伺服电机驱动。

6.如权利要求1所述的液压钳自动操作装置，其特征在于：所述液压钳本体上还设有用于感应液压钳缺口对正的对口检测传感器和用于感应油管的到位检测传感器；

所述液压钳本体的进油口处安装有用于感应压力的压力表或压力变送器。